一种钢包钛铁加入装置及钢包钛铁加入工艺

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种钢包钛铁加入装置及钢包钛铁加入工艺。

背景技术

一般金属钛(Ti)在高温下形成非常稳定的TiN，在高温时析出的细小、弥散的Ti(C,N)化合物可以在热加工前的加热过程中抑制高温奥氏体晶粒的长大，起到较强的细化晶粒作用。相比铌(Nb)、钒(V)，钛(Ti)是廉价元素，在钢中不仅细化晶粒提高强度和延伸性能，还降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能。特别是在新标准螺纹钢生产中，采用钛(Ti)替代贵重V、Nb元素进行微合金化来达到钢筋强度要求和金相组织要求，在不经过LF炉精炼工艺的情况下，钢中加Ti比加V、Nb成本低100多元，可大大降低生产企业的制造成本；但Ti元素的化学性质非常活泼，在钛铁加入钢包过程中，钛与渣液接触发生化学反应，造成钛的损失，特别是非LF精炼的条件下，Ti的收得率较低且不稳定，钢水可浇注性差，生产难以控制，限制了钛微合金化技术的发展。

为此，探索不经LF炉精炼工艺的一种钢包钛铁加入装置，以减少钛的损失，提高钛的收得率，对于推动方坯钛微合金化技术发展，降低企业生产成本、提高市场竞争力等具有现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种钢包钛铁加入装置，通过控制钢包中钢水氧含量，控制钛铁加入时间点、加入方式，加强连铸的保护浇注，从而稳定钛的回收，提高钛的收得率，实现含Ti钢种冶炼、连铸稳定生产，特别是在新标准螺纹钢生产中，可实现采用Ti替代贵重V、Nb元素进行微合金化来达到钢筋强度要求和金相组织要求。本发明基于此钢包钛铁加入装置还提供了一种钢包钛铁加入工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种钢包钛铁加入装置，其特征在于：包括炉后平台、用于加入钛铁的投料机构、钢包、钢包车和轨道，钢包车设置在轨道上并沿轨道运行，钢包放置在钢包车上，炉后平台位于钢包车的上方，投料机构设置在炉后平台上。

进一步的，所述炉后平台上设有加料观察孔，投料机构的一端连接在炉后平台上，投料机构的另一端穿过加料观察孔与钢包连通，投料机构的最低端高于钢包内的钢水液面。

进一步的，所述投料机构包括支架和加料管，加料管通过支架连接在炉后平台上，加料管的一端位于炉后平台的上方，加料管的另一端穿过加料观察孔与钢包连通，钛铁通过加料管加入到钢包中。

进一步的，所述加料管包括受料管、溜料斜管和垂直加料管，溜料斜管的一端与受料管连通，溜料斜管的另一端与垂直加料管连通，垂直加料管的另一端与钢包连通，钛铁从受料管加入经溜料斜管和垂直加料管进入到钢包中，支架的一端连接在炉后平台上，支架的另一端连接在溜料斜管上用于支撑加料管。

进一步的，所述受料管为大口径的圆管，溜料斜管为喇叭形圆管，垂直加料管为小口径圆管，垂直加料管的底端高于钢包内的钢水液面，垂直加料管对准钢包吹氩钢水裸露区域。

进一步的，所述钢包钛铁加入装置还包括转炉和吹氩站，转炉进行冶炼达到出钢条件后，转动转炉使之倾斜，钢水通过转炉出钢口加入转炉平台下面的钢包中，钢包通过钢包车转运，在转炉平台处向钢包中加入合金，在吹氩站处对钢包中的合金进行微调，具体的微调情况根据钢水成分情况而定，在炉后平台处向钢包中加入钛铁，吹氩站通过吹氩管道与钢包连通，出钢全程及钢包转运过程吹氩站通过吹氩管道对钢包内的钢液进行吹氩。

基于上述一种钢包钛铁加入装置，本发明还涉及一种钢包钛铁加入工艺，所述钢包钛铁加入工艺包括：

步骤1.转炉冶炼、出钢及合金化：采用常规顶底复吹氧气转炉进行冶炼，转炉吹炼完成达到出钢条件后，转动转炉使之倾斜，钢水通过转炉出钢口加入转炉平台下面的钢包中，钢包坐落在钢包车上，钢包车在轨道上运行；出钢钢水到钢包的四分之一时，在钢包加入相应合金进行钢水脱氧、合金化，出钢完成后钢包随着钢包车通过轨道运行到吹氩站，在出钢以及钢包运转过程中，一直进行钢包底吹氩；

步骤2.吹氩站微调成分和温度：钢包移送至吹氩站后，在吹氩站持续进行钢包底吹氩使成分、温度更进一步均匀，同时对成分和温度进行微调；

步骤3.炉后平台加钛铁：钢包到达炉后平台后，通过加料观察孔观察定位钢包，使加料机构垂直加料管对准钢包吹氩钢水裸露区域；采用投料机构配加钛铁，钛铁通过投料机构受料管、溜料斜管、垂直加料管，在较大的重力势能的作用下直接加入钢水深部，不与钢渣接触，钛烧损、氧化较少；钛铁加入后，钢包再运转到吹氩站持续进行钢包底吹氩60s-100s，随后结束吹氩，并吊出吹氩站上连铸平台进行浇注。

进一步的，所述步骤1中出钢钢水到钢包的四分之一时，在钢包中依次加入的合金为硅锰、硅铁、碳硅球，进行脱氧合金化，出钢全程吹氩，前、中期开大氩气流量800-900NL/min，后期开小氩气流量200-300NL/min。

进一步的，所述步骤2还包括钢包进入吹氩站时，首先对钢水进行测温并取样进行成分分析，根据测温的情况调整钢包底吹氩流量和温度，根据检测的成分情况补加适量合金进行成分微调，待温度满足工艺要求以及除钛外其他成分均满足工艺要求后，并准备出站进行浇注的前2min内，将钢包运转到炉后平台。

进一步的，所述钢包钛铁加入工艺还包括步骤4.钢水连铸：钢水在连铸平台全程保护浇铸成方坯，钢水可连浇20炉不出现堵水口现象。

采用本发明技术方案的优点为：

1.本发明提供的一种钢包钛铁加入装置，通过控制钢包中钢水氧含量，控制钛铁加入时间点、加入方式，加强连铸的保护浇注，从而稳定钛的回收，提高钛的收得率，实现含Ti钢种冶炼、连铸稳定生产，特别是在新标准螺纹钢生产中，可实现采用钛(Ti)替代贵重V、Nb元素进行微合金化来达到钢筋强度要求和金相组织要求。

2.本发明炉后平台上有观察孔和投料机构，便于钢包准确定位，将钛铁垂直加入钢包吹氩钢水裸露区域，减少钛的损失，提高钛的收得率；与现有技术相比，其优点是：该投料机构垂直加料管直接对着被氩气吹开的钢水裸露区，钛铁通过投料机构受料管、溜料斜管、垂直加料管，在较大的重力势能的作用下能直接加入钢水深部，不与钢渣接触，钛烧损、氧化较少，钛回收率高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明钢包钛铁加入装置总工艺平面布置示意图；

图2为本发明钢包钛铁加入装置主视示意图；

图3为本发明钢包钛铁加入装置俯视示意图。

上述图中的标记分别为：1、转炉；2、钢包；3、钢包车；4、轨道；5、炉后平台；6、炉后平台加料观察孔；7、投料机构；71、支架；72、受料管；73、溜料斜管；74、垂直加料管；8、吹氩站。

具体实施方式

在本发明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“平面方向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图3所示，一种钢包钛铁加入装置，其特征在于：包括炉后平台5、用于加入钛铁的投料机构7、钢包2、钢包车3和轨道4，钢包车3设置在轨道 4上并沿轨道4运行，钢包2放置在钢包车3上，炉后平台5位于钢包车3的上方，投料机构7设置在炉后平台5上。炉后平台下有钢包、钢包车和轨道，钢包车在轨道上运行，钢包车上载有钢包。炉后平台上有观察孔和投料机构，便于钢包车准确定位，炉后平台与钢包液面有一定的落差。钢包底部设有吹氩孔 11，氩气通过吹氩孔11进入钢包2内形成氩气泡12。吹氩站8通过吹氩管道与钢包2底部的吹氩孔11连通。

炉后平台5上设有加料观察孔6，投料机构7的一端连接在炉后平台5上，投料机构7的另一端穿过加料观察孔6与钢包2连通，投料机构7的最低端高于钢包2内的钢水液面。

投料机构7包括支架71和加料管，加料管通过支架71连接在炉后平台5 上，加料管的一端位于炉后平台5的上方，加料管的另一端穿过加料观察孔6 与钢包2连通，钛铁通过加料管加入到钢包2中。

加料管包括受料管72、溜料斜管73和垂直加料管74，溜料斜管73的一端与受料管72连通，溜料斜管73的另一端与垂直加料管74连通，垂直加料管74 的另一端与钢包2连通，钛铁从受料管72加入经溜料斜管73和垂直加料管74 进入到钢包2中，支架71的一端连接在炉后平台5上，支架71的另一端连接在溜料斜管73上用于支撑加料管。

优选的，受料管72为大口径的圆管，溜料斜管73为喇叭形圆管，垂直加料管74为小口径圆管，垂直加料管74的底端高于钢包2内的钢水液面，垂直加料管74对准钢包吹氩钢水裸露区域。

钢包钛铁加入装置还包括转炉1和吹氩站8，转炉1进行冶炼达到出钢条件后，转动转炉1使之倾斜，钢水通过转炉出钢口加入转炉平台下面的钢包2中，钢包2通过钢包车3转运，在转炉平台处向钢包2中加入合金，在吹氩站8处对钢包2中的合金进行微调，具体的，在吹氩站8根据钢水成分情况向钢包2 加入适量合金进行成分微调；在炉后平台处向钢包2中加入钛铁，吹氩站8通过吹氩管道与钢包2连通，出钢全程及钢包转运过程吹氩站8通过吹氩管道对钢包内的钢液进行吹氩。

基于上述钢包钛铁加入装置本发明还涉及一种钢包钛铁加入工艺，所述钢包钛铁加入工艺包括：

步骤1.转炉冶炼、出钢及合金化：采用常规顶底复吹氧气转炉进行冶炼，转炉吹炼完成达到出钢条件后，转动转炉使之倾斜，钢水通过转炉出钢口加入转炉平台下面的钢包中，钢包坐落在钢包车上，钢包车在轨道上运行；出钢钢水到钢包的四分之一时，在钢包加入相应合金进行钢水脱氧、合金化，在钢包中加入的合金按顺序加入为硅锰、硅铁、碳硅球，进行脱氧合金化；出钢全程吹氩，前、中期开大氩气流量800-900NL/min，使加入合金快速溶解，后期开小氩气流量200-300NL/min防止出钢下渣，出钢完成后钢包随着钢包车通过轨道运行到吹氩站，在出钢全过程以及钢包运转过程中，一直进行钢包底吹氩，使钢水中的合金充分溶解，并使钢水成分和温度初步均匀化；

步骤2.吹氩站微调成分和温度：钢包移送至吹氩站后，在吹氩站持续进行钢包底吹氩使成分、温度更进一步均匀，同时对成分和温度进行微调；钢包进入吹氩站时，首先对钢水进行测温并取样进行成分分析，根据测温的情况调整钢包底吹氩流量和温度，根据检测的成分情况补加适量合金进行成分微调，待温度满足工艺要求以及除钛外其他成分均满足工艺要求后，并准备出站进行浇注的前2min内，将钢包运转到炉后平台；

步骤3.炉后平台加钛铁：钢包到达炉后平台后，通过加料观察孔观察定位钢包，使加料机构垂直加料管对准钢包吹氩钢水裸露区域；采用投料机构配加钛铁，钛铁通过投料机构受料管、溜料斜管、垂直加料管，在较大的重力势能的作用下直接加入钢水深部，不与钢渣接触，钛烧损、氧化较少，提高钛回收率，钛铁的回收率为58％。钛铁加入后，钢包再运转到吹氩站持续进行钢包底吹氩60s-100s，随后结束吹氩，并吊出吹氩站上连铸平台进行浇注。

步骤4.钢水连铸：钢水在连铸平台全程保护浇铸成方坯，钢水可连浇20 炉不出现堵水口现象。

实施例一

采用本发明的钢包钛铁加入装置和工艺，进行400MPa级含Ti热轧带肋钢筋冶炼、连铸，包括以下工艺步骤：

(1)出钢脱氧、合金化：根据转炉冶炼终点情况，在出钢1/4时按顺序加入硅锰、硅铁、碳硅球，进行脱氧合金化，出钢全程吹氩，前、中期氩气流量为860NL/min，使加入合金快速溶解，后期氩气流量为290NL/min，出钢完成后钢包随着钢包车通过轨道运行到吹氩站，在钢包运转过程中，一直进行钢包底吹氩，氩气流量为：使钢水中的合金充分溶解，并使钢水成分和温度初步均匀化。

(2)吹氩站微调成分和温度：钢包进入吹氩站时，首先对钢水进行测温并取样进行成分分析，根据测温的情况调整钢包底吹氩流量和温度，根据检测的成分情况补加适量合金进行成分微调，待温度满足工艺要求以及除钛外其他成分均满足工艺要求后，将钢包运转到炉后平台。

(3)炉后平台加钛铁：钢包到达炉后平台后，通过加料观察孔观察定位钢包，使加料机构垂直加料管对准钢包吹氩钢水裸露区域。采用投料机构配加钛铁，钛铁通过投料机构受料管、溜料斜管、垂直加料管，在较大的重力势能的作用下直接加入钢水深部，不与钢渣接触，钛烧损、氧化较少，提高钛回收率，钛铁的回收率为60％。钛铁加入后，钢包再运转到吹氩站持续进行钢包底吹氩 88s，随后结束吹氩，并吊出吹氩站上连铸平台进行浇注。钢的化学成分按质量百分数为：C：0.20％～0.25％、Si：0.55％～0.70％、Mn：1.40％～1.60％、N ≤0.012％、P≤0.038％、S≤0.038％、Ti：0.006％～0.012％、O≤30ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。

(4)钢水连铸：钢水在连铸平台全程保护浇铸成方坯，钢水可连浇20炉不出现堵水口现象。

实施例二

采用本发明的钢包钛铁加入装置和工艺，进行400MPa级含Ti热轧带肋钢筋冶炼、连铸，包括以下工艺步骤：

(1)出钢脱氧、合金化：根据转炉冶炼终点情况，在出钢1/4时按顺序加入硅锰、硅铁、碳硅球，进行脱氧合金化，出钢全程吹氩，前、中期氩气流量为：，使加入合金快速溶解，后期氩气流量为：，出钢完成后钢包随着钢包车通过轨道运行到吹氩站，在钢包运转过程中，一直进行钢包底吹氩，氩气流量为：使钢水中的合金充分溶解，并使钢水成分和温度初步均匀化。

(2)吹氩站微调成分和温度：钢包进入吹氩站时，首先对钢水进行测温并取样进行成分分析，根据测温的情况调整钢包底吹氩流量和温度，根据检测的成分情况补加适量合金进行成分微调，待温度满足工艺要求以及除钛外其他成分均满足工艺要求后，将钢包运转到炉后平台。

(3)炉后平台加钛铁：钢包到达炉后平台后，通过加料观察孔观察定位钢包，使加料机构垂直加料管对准钢包吹氩钢水裸露区域。采用投料机构配加钛铁，钛铁通过投料机构受料管、溜料斜管、垂直加料管，在较大的重力势能的作用下直接加入钢水深部，不与钢渣接触，钛烧损、氧化较少，提高钛回收率, 钛铁的回收率为63％。钛铁加入后，钢包再运转到吹氩站持续进行钢包底吹氩 85s，随后结束吹氩，并吊出吹氩站上连铸平台进行浇注。钢的化学成分按质量百分数为：C：0.20％～0.25％、Si：0.55％～0.70％、Mn：1.40％～1.60％、N ≤0.012％、P≤0.038％、S≤0.038％、Ti：0.006％～0.012％、O≤30ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。

(4)钢水连铸：钢水在连铸平台全程保护浇铸成方坯，钢水可连浇20炉不出现堵水口现象。

通过400MPa级含Ti热轧带肋钢筋的生产工艺和实施例1和2可以看出，采用本发明钢包钛铁加入装置，Ti的收得率高，收得率为55％-65％，钢水流动性好，连浇炉数可达20炉。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。